直接还原铁简介及伊朗ARFA直接还原铁厂实例
直接还原铁进高炉
3.1海绵铁进高炉技术综述在高炉铁水需求高峰期间使用DRI，一个炼铁能力有限的工厂，在不显著增加焦炭日消耗量的情况下，可使铁水生产率猛增以至高达50％，这样对高炉和焦炉来说就可不另行投资，一个铁厂使用DRI 至少可增加炼铁能力50％。
用DIR代替增加50％产能所节省的焦炭价值就可远远大于炼铁广所用DRI的生产和运输费用。
直接还原铁作为高炉的原料，可提高高炉产量和降低焦比。
在高炉冶炼过程中，约60%的焦炭用于氧化铁的还原。
使用直接还原铁来作为高炉原料，由于直接还原铁需要部分还原或者不需要还原, 因此从理论上来说可以大幅度降低还原剂比和提高铁水产量。
在使用铁的氧化物料的高炉生产中，铁的氧化物炉料下降经过炉身与风口前燃烧碳所产生的上升的一氧化碳发生化学反应，该反应夺取了铁的氧化物中大部份的氧，对于烧结矿的反应, 要考虑到Fe2O3→Fe3O4→FeO这3个阶段的反应过程, 对直接还原铁的反应, 只要考虑部分FeO→Fe 的第3阶段的反应。
通过综合平衡法研究，在利用系数2t/(m3.d)、焦比500kg/t的高炉操作中, 在鼓风条件、废气温度和铁水成分相同的条件下, 全部使用100%MFe 的铁源进行操作时, 如果使用综合平衡法进行计算, 则高炉利用系数4.6t/(m3.d)、焦比195kg/t。
也就是说, 在目前的高炉中, 焦比的大约60%(300kg/t)用于氧化铁的还原。
因此, 使用还原铁来降低铁源的氧化能力(O/Fe), 可提高铁水产量和降低还原剂比。
早在七十年代，工业试验就巳表明直接近原铁用作高炉炉料，可以降低焦比和提高产量。
1964年一1965年，美国矿业局、美国钢铁公司的试验高炉和安大赂的汉密尔加拿大钢铁公司的商业性生产规模高炉都进行丁试验，探求DIR对铁水生产率和高炉熊比的影响，1970年比利时列日的矮形高炉以及日本新日铁、苏联等也进行了相似试验。
1964年美国矿业局在宾州Bruceton，用一座试验用小高炉进行的试验指出，用金属化率90％左右的直接还原铁球团代替高炉炉料中部分氧化球团矿，可以使铁水生产率明显增加和焦比大为下降。
聚焦全球直接还原铁生产
聚焦全球直接还原铁生产直接还原铁可以改善钢铁生产能源结构，使钢铁工业摆脱对焦煤资源的依赖，减少钢铁工业污染物的排放。
2012年世界直接还原铁产量约为7110万t，占世界生铁产量的6.4%。
印度是最大的直接还原铁生产国，其次是伊朗、墨西哥。
我国直接还原铁年产量仅为几十万t，发展缓慢。
作者考察了六个国家和地区的直接还原铁生产、发展和市场环境，受益匪浅，颇受启发。
1 主要国家和地区直接还原铁生产1.1 墨西哥墨西哥HYL-SA公司是从事直接还原铁生产、科研的企业，HYL-SA公司已有60多年生产、开发直接还原铁的历史，推动了世界直接还原铁的发展。
墨西哥HYL-SA公司在长期的生产实践中积累了丰富的生产经验和技术专利、决窍，并在工业生产中市场化运行。
HYL-SA公司在大工业生产中创造出HYL-ZR生产工艺技术，并大力推广HYL-ZR 技术。
HYL-ZR技术的出现，在世界上形成两大派系，即MIDREX法（米德兰法）和HYL-ZR法，两种生产技术相互竞争，互相融合，推进直接还原工业的发展。
目前，采用HYL-ZR技术生产直接还原铁的厂家有超过米德兰法的趋势。
特别值得提及的是，为了扩大气基竖炉生产直接还原的气体资源，减少对天然气的依赖，HYL-SA公司利用工业性、半工业性装置，采用焦炉煤气生产直接还原铁，已进行了工业试验，经一年的试验取得完全成功，为焦炉煤气生产直接还原铁提供翔实试验结果和技术保证，推动全世界直接还原工业的可持续发展。
1.2 美国美国直接还原铁工业发展较为成熟，当今美国钢铁生产中，近一半产量由直接还原-电炉炼钢生产方式进行。
其中纽柯钢铁公司是世界上直接还原-电炉炼钢最先进的生产厂家，推动美国直接还原工业的新发展。
美国钢铁公司粗钢产量占美国粗钢总产量的一半，纽柯公司和AK公司各占1/4，但后两家公司粗钢生产成本是美国钢铁公司的一半，其重要原因是两家公司采用直接还原-电炉炼钢短流程，从而实现节能和节约资源，并降低了生产成本。
直接还原铁安全运输
发的证明，说明所托运的货物在装载时是适合船舶运
输的，并且符合《IMSBC规则》的要求。
货物申报
从2011年1月1日开始， 我国对船舶从 事B类固体散装货物运输必须进行安全适 运申报工作。承运人或其代理人应在船 舶进港或装货前24小时填写《船舶载运 固体散装货物申报单》等。
固体散装货物安全适运申报单、
○ 检测货物的温度，详细记明装载的每批货物 的温度，并记入航海日日志，并向船长提供 一份副本。
测温线布置：测温线探头必 须在货表以下2m，船舶应 该采用各舱前、中、后点布 二条线，做好标记，下轮装 货则将探头埋于货中。由于 货物含有较多水分，装船后 将产生大量水蒸汽，测温线 最好选用耐水型。每轮装货 后检测，测温线工作状态。
4 F e 3 O 2 2 F2O e 3 Q
有 大 量 水 分 ．
五 ． 粉 末 状 直 接 还 原
3 2 大量堆放．F F 四 ． 未 经 过 处 理 的 直 3 2 e H 聚 ．e H 2 三 ． 大 量 热 的 直 接 还O 2 O 生 再 氧 化 反 应 ． F 二 ． 直 接 还 原 铁 持 续2 F 2 O 时 ， 可 自 燃 ．(O 3 e 自 燃 性 温 度 e 与水反应3 )2 H 一．氧化性 H 2 Q 化学性质：Q
二、直接还原铁定义
概念：
直接还原铁(DRI-Direct Reduced Iron)是精铁粉或氧化 铁在炉内经低温还原形成的低碳多孔状物质，其化学成分 稳定，杂质含量少，含铁量一般都在90%及以上。主要用 作电炉炼钢的原料。
直接还原铁市场
❖ 目前我国直接还原铁的年生产能力已达到60万吨。虽然我国钢产量居世界第 一位，但结构不合理，生产的普通钢过多，许多桥梁、船舶、航天等专用特 殊材料的优质钢仍然进口，国内钢铁工业亟需调整结构。钢铁发展的重点将 由产量转向品种质量。因此发展优质钢材是我国钢铁工业参与国内外市场的 根本前提。由于优质钢材逐年增长，对直接还原铁需求也相应增长。按国内 电炉钢年产2000万吨，进口直接还原铁以20-30%计算，每年需求量约500 万吨。
直接还原法炼铁技术的发展历程及其应用前景
炉 中炉料被铺成 一层 。当这些原料 是钢铁 厂废料 ， 则 它们首先应 被压块 。压块 可 以提供 更多 的灵 活性 ， 并
的处理能力 ； 废燃料油 ； 产品是 １ ， ｔＲ 和 １０ ｔ 粗 氧化锌的生产 能力。 ４万 Ｄ Ｉ ４０／ ａ
２ ０ 年 ５月 ： 厂 开 工 。 ０１ 工
表 ２高炉炼铁法和各种直接还原炼铁法的 比较
２２１ Ｆ Ｓ Ｍ Ｔ 法斯特梅铁 ） Ｆ Ｓ Ｍ Ｌ （ ． ＡＴ Ｅ（ ． ／Ａ Ｔ Ｅ Ｔ 法斯特梅 尔铁 ） 流程概况 Ｆ Ｓ ＭＥ Ａ Ｔ Ｔ流程将 氧化铁 球团矿炉料 、 粉矿 和钢铁
１９ 年 ９２
１９ ９ ５年
Ｆ Ｓ Ｍ Ｔ实验性厂在 Ｍｄｅ 技术中心建成 ， ７ｍＲ ｒ ）６ｋ ； ９ 年至 １９ ＡＴ Ｅ ｉ ｘ ｒ ２ ５ ｎ ｆ ， ０ １ ２ １ ： ９ ９４年共做 了 １０ ０ 多次试验 。
８５ Ｆ，．／ ｍ ＲＨ ２５ ｈ的 Ｋ ｋｇｗ 示范性工厂在 Ｋ ＬｓＫ ｋ ｇｗ 钢铁厂建成 。 ｔ ａｏ ａ ａ Ｓ ａｏａ ａ 并在 １９ ９ ５年到 １９ 进行 了持续 ９８
出新 。据统计 ， 当前 世界上 的直接还 原冶炼工艺有 ４ ０
多种 ， 而应用于工业生产 的就达到 了 ２ 种之多 。在众 ０
煤 基直接还原法是指 以固体（ 煤炭等 ） 做还原剂 的 直接还原 方法 。该方 法较气基法存 在生产 效率低 、 生
多 的冶炼工艺 中， 按照主体能源 的不 同， 我们 可将其分
含铁 原料。由于直接还原工艺 是不用焦碳炼铁 ，原料 也是使用冷 压球 团不用烧 结矿 ，所 以是一种 优质 、 低
为 占直 接还原铁 市场 ６ ％以上 的主要方法 ， ０ 其工艺流 程如 图 １ 所示 。 还原气使用 天然气经催化 裂化制取 ， 裂 化剂采用炉顶煤气 。球 团或块矿在 竖炉内被天然气还 原， 生成 Ｄ Ｉ Ｒ 。由于该工艺要求有 充裕的天然气 ， 且生 产 指标较高 ， 因此在我 国天然气 富裕 的地 区可 适 当发
直接还原铁在钢铁制造流程中的应用价值
直接还原铁在钢铁制造流程中的应用价值（1）直接还原铁在钢铁制造流程的应用直接还原铁（Direct ReducedIron，DRI）是通过直接还原固态铁矿石或其它含铁原料生产的，使用还原剂（煤或煤气）去除铁矿石中的氧，在低于其熔化温度下进行还原生产球团或块状的高度金属化的含铁产品（取决于铁矿石原料，球团矿或块状矿石的类型）。
由此产生的DRI产品本质上是非常多孔的，因此也叫海绵铁，主要分为冷态DRI、热压块DRI、热态DRI（表1）。
目前，全球DRI的产量接近有8700万吨（表2），主要集中在印度、伊朗、墨西哥、俄罗斯等国家：热压块DRI的生产商主要是俄罗斯，委内瑞拉，美国，马来西亚，利比亚和伊朗。
冷态DRI的供应商非常少，基本上只有直接还原短流程电炉厂的富余产量，例如在伊朗，还有一些来自巴林。
另外，纽柯的特立尼达工厂生产的大量冷DRI运送到其美国的其他钢铁厂。
印度生产的海绵铁主要用于国内消费，仅有少量出口到周边市场。
表2 全球直接还原铁产量近两年，中国国内的钢铁市场运行较为稳健，各个企业生产成本低，利润空间大，钢材市场价格不断走高。
近期，部分企业采购的优质废钢的市场价格在2800元/吨，炼钢生铁均价达到3200元/吨，铸造生铁达到3700元/吨，而当前生产的优质炼钢直接还原铁的生产成本不到1700元/吨，无论是与废钢还是生铁的价格相比，直接还原铁都具有明显的成本优势，使得还原铁在钢铁生产流程中的高炉、转炉、电炉各工序的应用成为了可能并有很大的应用前景。
1 直接还原铁在高炉工序的应用价值直接还原铁的选用给高炉生产带来了较大的灵活性，尤其是在需要扩大高炉生产能力的时候。
直接还原铁相比废钢更适合用于高炉的原料系统，长期使用可以有效解决高炉产能不足的问题，提高铁水产量，短期使用可以调节高炉定修带来的铁水不足的问题，另外也解决了铁块或焦炭的短缺或价格偏高增加了生产成本的问题。
高炉使用直接还原铁的比例一般不超过入炉料的40%，这主要是由于高炉冶炼时炉身中上部需要一定的高温煤气量来预热入炉料，否则，高炉炉况就会失常。
直接还原法生产生铁与熔融还原法生产生铁
直接还原法生产生铁与熔融还原法生产生铁（一）直接还原法生产生铁直接还原法是指在低于熔化温度之下将铁矿石还原成海绵铁的炼铁生产过程，其产品为直接还原铁（即DRI），也称海绵铁。
该产品未经熔化，仍保持矿石外形，由于还原失氧形成大量气孔，在显微镜下观察团形似海绵而得名。
海绵铁的特点是含碳低（＜1％），并保存了矿石中的脉石。
这些特性使其不宜大规模用于转炉炼钢，只适于代替废钢作为电炉炼钢的原料。
直接还原法分气基法和煤基法两大类。
前者是用天然气经裂化产出H2和CO气体，作为还原剂，在竖炉、罐式炉或流化床内将铁矿石中的氧化铁还原成海绵铁。
主要有Midrex法、HYL Ⅲ法、FIOR法等。
后者是用煤作还原剂，在回转窑、隧道窑等设备内将铁矿石中的氧化铁还原。
主要有FASMET法等。
直接还原法的优点有：（1）流程短，直接还原铁加电炉炼钢；（2）不用焦炭，不受炼焦煤短缺的影响；（3）污染少，取消了焦炉、烧结等工序；（4）海绵铁中硫、磷等有害杂质与有色金属含量低，有利于电炉冶炼优质钢种。
直接还原法的缺点有：（1）对原料要求较高：气基要有天然气；煤基要用灰熔点高、反应性好的煤；（2）海绵铁的价格一般比废钢要高。
直接还原法已有上百年的发展历史，但直到20世纪60年代才获得较大突破。
进入20世纪90年代，其生产工艺日臻成熟并获得长足发展。
其主要原因是：（1）天然气的大量开发利用，特别是高效率天然气转化法的采用，提供了适用的还原煤气，使直接还原法获得了来源丰富、价格相对便宜的新能源。
（2）电炉炼钢迅速发展以及冶炼多种优质钢的需要，大大扩展了对海绵铁的需求。
（3）选矿技术提高，可提供大量高品位精矿，矿石中的脉石量降低到还原冶炼过程中不需加以脱除的程度，从而简化了直接还原技术。
当前世界上直接还原铁量的90％以上是采用气基法生产的。
我国天然气主要供应化工和民用，不可能大量用于钢铁工业。
由于我国煤炭储量相对丰富，20世纪90年代以来煤基直接还原法已在天津、辽宁、吉林、山东等地形成了一定的生产规模。
直接还原铁生产工艺标准
直接还原铁回转窑铁磷还原法生产工艺一、直接还原铁是精铁粉或氧化铁在炉内经低温还原形成的低碳多孔状物质，其化学成分稳定，杂质含量少，主要用作电炉炼钢的原料，也可作为转炉炼钢的冷却剂，如果经二次还原还可供粉末冶金用。
二、直接还原铁生产工艺概述1、什么是直接还原炼铁法？直接还原炼铁法是在低于矿石熔化温度下，通过固态还原，把铁矿石炼制成铁的工艺过程。
2、常用的直接还原炼铁法有哪些？在工业上应用较多的有铁磷还原法，铁精矿粉还原法等，即将轧钢氧化铁磷或精矿粉经还原铁压块机压制成块后，装入焙烧管进窑焙烧，生产出了优质还原铁。
直接还原铁经粗破（将直接还原铁锭破成块状）中破（将块状直接还原铁破碎成0～15mm的颗粒状）后，再经过磁选，去除SiO2、、CaS和游离碳等杂质。
用户可再次使用还原铁压块机压制直接还原铁颗粒，使直接还原铁颗粒成型并达到一定的堆比重g/cm3要求。
直接还原铁破碎颗粒直接影响压块物理特性（压缩性、成型性、堆比重g/cm3）对特钢生产起到至关重要的作用。
三、铁磷还原法概述1、什么是铁磷？铁鳞又称氧化铁皮、氧化皮。
在钢材加热和轧制过程中，由于表面受到氧化而形成氧化铁层，剥落下来的鱼鳞状物。
铁鳞可用作氧化剂和制铁粉的原料。
轧钢氧化铁磷是钢材在加热炉中加热后在轧制过程中，其表面氧化层自行脱落而产生的。
2、为什么用氧化铁磷？有什么注意事项？还原海绵铁可采用热轧沸腾钢氧化铁磷作原料，因为沸腾钢氧化铁磷中的TFe、C、S、P化学成分含量，能满足还原海绵铁生产的技术要求。
在还原海绵铁中最好不要以高碳钢或合金钢氧化铁磷为原料。
3、什么是铁磷还原法？有哪些类型？铁鳞还原法就是以铁鳞为原料的直接还原法生产工艺。
铁鳞还原法生产过程可分为粗还原与精还原。
在粗还原过程中，铁氧化物被还原，铁粉颗粒烧结与渗碳。
增高还原温度或延长保温时间皆有利于铁氧化物还原、铁粉颗粒烧结，但会生产部分渗碳。
鉴于在精还原过程中脱碳困难，在粗还原过程中，控制铁氧化物还原到未渗碳的程度是必要的。
直接还原铁的过去
直接还原铁的过去、现在和未来同钢铁生产技术的发展一样，随着时间的发展，直接还原铁（DRI）和热压块铁（HBI）在使用和价值方面也有了很大发展。
1957年，第一家成功投入商业运营的直接还原铁厂在墨西哥蒙特雷建成，并且成为希尔萨公司生产扁平材的冶金原料基地，从那时开始，全世界的直接还原铁在生产和质量方面也取得了显著的发展。
那时，气基还原工艺刚开始发展，但是现在它已经在直接还原市场上占据主导地位。
一、直接还原铁质量的发展同其它铁原料相比，直接还原铁的价值是怎样转变的，这是考察直接还原铁或其他任何冶金原料在电炉中使用发展情况的一种方法。
可以把直接还原铁、热压块铁、废钢和其它冶金原料看作是商品；通常价格是考虑在电炉中使用它们的主要因素。
基于此种观念，直接还原铁和热压块铁被看作是废钢的替代品，然而要通过对它们在钢铁生产工艺中使用的价值进行分析才能做出准确的评判。
在希尔萨公司使用直接还原铁之前，使用的全部是废钢，但不能保证这些废钢的供应和质量，这激发了希尔萨公司去寻找其他的冶金铁来源。
直接还原铁被看作是废钢的替代品，它是一个更可靠的金属来源，在合理价位下更稳定的质量是选择使用直接还原铁的主要原因，另外需指出的是当时墨西哥天然气价格远低于今天的价格。
当时直接还原铁是以低金属化率为特点的，其金属化率大约为86%~88%，由于当时电炉没有使用吹氧操作工艺，所以没有考虑碳的含量，直接还原铁中碳的含量大约为1.8%，只用来还原残余氧化铁。
直接还原铁的价值足够高于增加的能量消耗和生产损失。
直接还原铁附加带来的好处很快就被认识到。
例如给扁平材生产带来好处的低残留量。
最初直接还原铁像废钢一样向电炉分批给料。
尽管直接还原铁比废钢有较高的散装密度，这种工艺也没有使直接还原铁提高电炉的生率。
随着直接还原铁在电炉应用方面认识的不断深入，其更多的优点被发现。
随着在直接还原工艺中使用球团矿替代块矿变得越来越普遍，直接还原铁向电炉连续给料在不久之后就开始发展起来，并且在很短时间内就成了标准操作工艺。
直接还原铁简介及伊朗ARFA直接还原铁厂实例
直接还原铁简介及伊朗ARFA直接还原铁厂实例张风杰（中国22冶集团有限公司，唐山）【摘要】国际钢铁协会统计2009年全球粗钢产量12.197亿吨，中国粗钢产量为5.678亿吨，至此中国已连续14年位居世界第一。
显然我们早已步入了钢铁大国行列，但我们离钢铁强国还有很长距离，在某些冶金技术领域相当滞后，尤其直接还原铁方面还我们还处于起步阶段。
学习和了解国际先进的直接还原铁技术，发现和弥补我们的不足迎头赶上，中国直接还原铁前景广阔。
【关键字】直接还原铁优势气基竖炉法施工发展空间直接还原铁(DRI-Direct Reduced Iron)，精铁粉或氧化铁在炉内低于融化温度的条件下还原成为多孔状物质，还原失氧形成大量气孔，在显微镜下观察形似海绵而又名海绵铁。
其化学成分稳定，杂质含量少，可直接用作电炉炼钢的原料，也可作为转炉炼钢的冷却剂，它还是冶炼优质钢和特种钢的必备原材料。
作为一种非高炉炼铁工艺，它越来越得到世界各国的重视。
美国米德雷克斯公司(Midrex)的统计数据显示，2008年世界直接还原铁产量达到6845万吨。
自1990年全球还原铁产量从1768万吨增长到2008年的6845万吨，平均年增长幅度在6.0%，这已是直接还原铁产量连续30年增长，即使在2009年严峻的经济环境下，世界直接还原铁产量仍保持在6200万吨。
除中国外，在1994～2010年间，全世界新增的炼铁生产能力有一半是基于直接还原流程。
具体到各个国家，2008年印度已经连续6年保持世界最大的直接还原铁生产国地位，当年产量为2120万吨，占世界总产量的31%；伊朗位居第二，产量为744万吨；委内瑞拉位居第三，产量为687万吨；这些国家具有充足的铁矿石和燃料资源，具备发展直接还原铁充分条件。
另外，近年来俄罗斯直接还原铁产量增长较快，2008年较上年增长33.7%。
2004年，我国直接还原铁产量为43万吨，2005年为41万吨，2006年为40万吨，2007年为60万吨，2008年产量为60万吨。
直接还原铁技术
直接还原铁技术直接还原铁是铁矿在固态条件下直接还原为铁，可以用来作为冶炼优质钢、特殊钢的纯净原料，也可作为铸造、铁合金、粉末冶金等工艺的含铁原料。
这种工艺是不用焦碳炼铁，原料也是使用冷压球团不用烧结矿，所以是一种优质、低耗、低污染的炼铁新工艺，也是全世界钢铁冶金的前沿技术之一。
直接还原炼铁工艺有气基法和煤基法两种，按主体设备可分为竖炉法、回转窑法、转底炉法、反应罐法、罐式炉法和流化床法等。
目前，世界上90%以上的直接还原铁产量是用气基法生产出来的。
但是天然气资源有限、价高，使生产量增长不快。
用煤作还原剂在技术上也已过关，可以用块矿，球团矿或粉矿作铁原料（如竖炉、流化床、转底炉和回转窑等）。
但是，因为要求原燃料条件高（矿石品位要大于66%，含SiO2+Al2O3杂质要小于3%，煤中灰分要低等），规模小，设备寿命低，生产成本高和某些技术问题等原因，致使直接还原铁生产在全世界没有得到迅速发展。
因此，高炉炼铁生产工艺将在较长时间内仍将占有主导地位。
1．直接还原铁的质量要求直接还原铁是电炉冶炼优质钢种的好原料，所以要求的质量要高（包括化学成份和物理性能），且希望其产品质量要均匀、稳定。
1．1 化学成份直接还原铁的含铁量应大于90%，金属化率要＞90%。
含SiO2每升高1%，要多加2%的石灰，渣量增加30Kg/t，电炉多耗电18.5kwh。
所以，要求直接还原铁所用原料含铁品位要高：赤铁矿应＞66.5%，磁铁矿＞67.5%，脉石（SiO2+Al2O3）量＜3%～5%。
直接还原铁的金属化率每提高1%，可以节约能耗8～10度电/t。
直接还原铁含C＜0.3%，P＜0. 03%，S＜0.03%，Pb、Sn、As、Sb、Bi等有害元素是微量。
1．2 物理性能回转窑、竖炉、旋转床等工艺生产的直接还原铁是以球团矿为原料，要求粒度在5～30mm。
隧道窑工艺生产的还原铁大多数是瓦片状或棒状，长度为250～380mm，堆密度在1.7～2. 0t/m³。
直接还原炼铁演示课件
2.2 HYL-III（Energiron）法工艺
C4 H H 2 O 催 化 3剂 2H CO
炉内压力：600KPa 天然气能耗：
10~11.3t/GJ 炉料在整个炉内停留
时间：大于10h 还原区温度：
900~960℃ 金属化率：＞91%
H 2 C＞ O 2
14
2.3 HYL-ZR法工艺
直接还原炼铁
1
一 直接还原炼铁简介
1 、定义 直接还原炼铁(Direct Reduction Iron)是一种采用
天然气、煤气、非焦煤粉作燃料和还原剂, 使用球团矿、 块矿、粉矿在在软化温度以下直接还原生产固体直接还原 铁( DRI /HBI) 的炼铁工艺技术。
2 、优点 ① 使用非焦煤，取消了炼焦和烧结等高能耗高污染工序 ② DRI/HBI 中P、S和和有色杂质（Cu、Ni、Cr、Mo、Sn等）
4
一 直接还原炼铁简介
7、世界直接还原铁生产概况 2012年，全球直接还原铁产量达到7402万吨，其中
印度位居第一，2005万吨。伊朗第二，1158万吨。
全球主要直接还原铁生产大国/MT
5
一 直接还原炼铁简介
6
二 直接还原炼铁的方法
➢ 目前世界上有十几种直接还原法实现了工业生产，包MIDREX、 HYL、转底炉、回转窑等。根据还原设备的形状和所用的还原介 质进行分类的直接还原工艺如下表（2007年的数据）所示。
➢煤基转底炉法工艺造块困难、产品含铁品位低且含硫高， 质量稳定性差，而且设备运转部件大，生产控制和运行维 护难度大。
➢流化床法，还原气体一次通过的利用率极低（约10%）， 气体循环消耗的能耗高，产品还原程度不均匀，粘结失流 导致生产稳定性差等问题。
直接还原铁方式比较
直接还原铁技术的技术比较直接还原铁技术从产品形态分包括直接还原球和熔融还原两类，直接还原球以HYL、Midrex工艺为主要工艺，熔融还原以COREX、FINEX工艺为主要方式。
一、直接还原技术的新发展1、2007年直接还原铁产量6722万吨，占总铁量的7.4%2、新投产的直接还原铁项目表13、2007年直接还原铁产量对比表2二、竖炉直接还原技术的新发展1、世界直接还原铁产量的80%以上都是由使用球团矿或块矿的天然气基Midrex和HYL生产的。
现在直接还原竖炉的利用系数已经达到162t/m3d,比大型高炉的最高产能70 t/m3d高出1.31倍。
2、HYL开发了借助气力输送竖炉生产的700度的直接还原球到炼钢的HYTEMMP工艺。
使电弧炉吨钢电耗降低120-140KWh；电弧炉电极消耗减少0.5-0.6kg/t；直接还原球热装可节能，使电弧炉的产量增加，电气系统小型化，减少输送过程中的再氧化、粉化等间接效果。
3、印度鲁奇—HYLSA法：鲁奇煤制气法的煤气成分是CO=24%,H2=39%，CH4+C m H n=10%,H2+CO/CO2+H2O=2.2%计划2010年投产。
直接还原球合成气消耗量849m3/tDRI（相当于9.25GJ/tDRI）合成气温度40度，压力27.5kg/cm3。
需要使用块煤或型煤。
鲁奇炉现在已发展到Mar kⅤ型，炉径5.0米，每台产气量10万m3/h,,可满足90万吨竖炉生产。
三、熔融还原炼铁工艺的发展1、现有主要炼铁方法的生产率指标比较表3：2、高炉、COREX、FINEX等技术的生铁质量对比表4：3、COREX技术的缺点：a、直接使用粉煤、粉矿的比例不能高于15%，必须使用块矿原料为主。
b、对块矿的理化性能有很高的要求，提高了原料成本，使铁水成本上升。
c、在炉体中部的高温区使用了很多排料布料的活动部件，使设备的维修成本及热损失增加，设备利用率降低。
d、要依赖稳定的焦床来保护炉缸，冶金焦比例高于13%。
直接还原铁生产工艺
直接还原铁回转窑铁磷还原法生产工艺一、直接还原铁是精铁粉或氧化铁在炉内经低温还原形成的低碳多孔状物质，其化学成分稳定，杂质含量少，主要用作电炉炼钢的原料，也可作为转炉炼钢的冷却剂，如果经二次还原还可供粉末冶金用。
二、直接还原铁生产工艺概述1、什么是直接还原炼铁法？直接还原炼铁法是在低于矿石熔化温度下，通过固态还原，把铁矿石炼制成铁的工艺过程。
2、常用的直接还原炼铁法有哪些？在工业上应用较多的有铁磷还原法，铁精矿粉还原法等，即将轧钢氧化铁磷或精矿粉经还原铁压块机压制成块后，装入焙烧管进窑焙烧，生产出了优质还原铁。
直接还原铁经粗破（将直接还原铁锭破成块状）中破（将块状直接还原铁破碎成0～15mm的颗粒状）后，再经过磁选，去除SiO2、、CaS和游离碳等杂质。
用户可再次使用还原铁压块机压制直接还原铁颗粒，使直接还原铁颗粒成型并达到一定的堆比重g/cm3要求。
直接还原铁破碎颗粒直接影响压块物理特性（压缩性、成型性、堆比重g/cm3）对特钢生产起到至关重要的作用。
三、铁磷还原法概述1、什么是铁磷？铁鳞又称氧化铁皮、氧化皮。
在钢材加热和轧制过程中，由于表面受到氧化而形成氧化铁层，剥落下来的鱼鳞状物。
铁鳞可用作氧化剂和制铁粉的原料。
轧钢氧化铁磷是钢材在加热炉中加热后在轧制过程中，其表面氧化层自行脱落而产生的。
2、为什么用氧化铁磷？有什么注意事项？还原海绵铁可采用热轧沸腾钢氧化铁磷作原料，因为沸腾钢氧化铁磷中的TFe、C、S、P化学成分含量，能满足还原海绵铁生产的技术要求。
在还原海绵铁中最好不要以高碳钢或合金钢氧化铁磷为原料。
3、什么是铁磷还原法？有哪些类型？铁鳞还原法就是以铁鳞为原料的直接还原法生产工艺。
铁鳞还原法生产过程可分为粗还原与精还原。
在粗还原过程中，铁氧化物被还原，铁粉颗粒烧结与渗碳。
增高还原温度或延长保温时间皆有利于铁氧化物还原、铁粉颗粒烧结，但会生产部分渗碳。
鉴于在精还原过程中脱碳困难，在粗还原过程中，控制铁氧化物还原到未渗碳的程度是必要的。
直接还原炼铁
直接还原炼铁在低于矿石熔化温度下，通过固态还原，把铁矿石炼制成铁的工艺过程。
这种铁保留了失氧时形成的大量微气孔，在显微镜下观察形似海绵，所以也称为海绵铁；用球团矿制成的海绵铁也称为金属化球团。
直接还原铁的特点是碳、硅含量低，成分类似钢，实际上也代替废钢使用于炼钢。
习惯上把铁矿石在高炉中先还原冶炼成含碳高的生铁。
而后在炼钢炉内氧化，降低含碳量并精炼成钢，这项传统工艺，称作间接炼钢方法；而把炼制海绵铁的工艺称作直接还原法，或称直接炼铁（钢）法。
直接还原原理与早期的炼铁法（见块炼铁）基本相同。
高炉法取代原始炼铁法后,生产效率大幅度提高,是钢铁冶金技术的重大进步。
但随着钢铁工业大规模发展，适合高炉使用的冶金焦的供应日趋紧张。
为了摆脱冶金焦的羁绊，18世纪末提出了直接还原法的设想。
20世纪60年代，直接还原法得到发展，其原因是：①50～70年代，石油及天然气大量开发，为发展直接还原法提供了方便的能源。
②电炉炼钢迅速发展，海绵铁能代替供应紧缺的优质废钢,用作电炉原料,开辟了海绵铁的广阔市场。
③选矿技术提高,能提供高品位精矿,使脉石含量可以降得很低，简化了直接还原工艺。
1980年全世界直接还原炼铁生产量为713万吨，占全世界生铁产量的1.4％。
最大的直接还原工厂规模达到年产百万吨，在钢铁工业中已占有一定的位置。
海绵铁中能氧化发热的元素如硅、碳、锰的含量很少，不能用于转炉炼钢，但适用于电弧炉炼钢。
这样就形成一个直接还原炉－电炉的钢铁生产新流程。
经过电炉内的简单熔化过程，从海绵铁中分离出少量脉石，就炼成了钢，免除了氧化、精炼及脱氧操作，使新流程具有作业程序少和能耗低的优点。
其缺点是：①成熟的直接还原法需用天然气作能源，而用煤炭作能源的直接还原法尚不完善，70年代后期，石油供应不足，天然气短缺，都限制了直接还原法的发展。
②直接还原炉－电炉炼钢流程，生产一吨钢的电耗不少于600千瓦·时,不适于电力短缺地区使用。
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直接还原铁简介及伊朗ARFA直接还原铁厂实例张风杰（中国22冶集团有限公司，唐山）【摘要】国际钢铁协会统计2009年全球粗钢产量12.197亿吨，中国粗钢产量为5.678亿吨，至此中国已连续14年位居世界第一。
显然我们早已步入了钢铁大国行列，但我们离钢铁强国还有很长距离，在某些冶金技术领域相当滞后，尤其直接还原铁方面还我们还处于起步阶段。
学习和了解国际先进的直接还原铁技术，发现和弥补我们的不足迎头赶上，中国直接还原铁前景广阔。
【关键字】直接还原铁优势气基竖炉法施工发展空间直接还原铁(DRI-Direct Reduced Iron)，精铁粉或氧化铁在炉内低于融化温度的条件下还原成为多孔状物质，还原失氧形成大量气孔，在显微镜下观察形似海绵而又名海绵铁。
其化学成分稳定，杂质含量少，可直接用作电炉炼钢的原料，也可作为转炉炼钢的冷却剂，它还是冶炼优质钢和特种钢的必备原材料。
作为一种非高炉炼铁工艺，它越来越得到世界各国的重视。
美国米德雷克斯公司(Midrex)的统计数据显示，2008年世界直接还原铁产量达到6845万吨。
自1990年全球还原铁产量从1768万吨增长到2008年的6845万吨，平均年增长幅度在6.0%，这已是直接还原铁产量连续30年增长，即使在2009年严峻的经济环境下，世界直接还原铁产量仍保持在6200万吨。
除中国外，在1994～2010年间，全世界新增的炼铁生产能力有一半是基于直接还原流程。
具体到各个国家，2008年印度已经连续6年保持世界最大的直接还原铁生产国地位，当年产量为2120万吨，占世界总产量的31%；伊朗位居第二，产量为744万吨；委内瑞拉位居第三，产量为687万吨；这些国家具有充足的铁矿石和燃料资源，具备发展直接还原铁充分条件。
另外，近年来俄罗斯直接还原铁产量增长较快，2008年较上年增长33.7%。
2004年，我国直接还原铁产量为43万吨，2005年为41万吨，2006年为40万吨，2007年为60万吨，2008年产量为60万吨。
可见我国的直接还原铁产量相对于印度、伊朗等国是微乎其微的。
直接还原铁得以在世界范围内迅速发展，经分析得益于其产品本身和制作工艺的巨大优势以及市场需求的日益增大产品优势：（1）还原铁化学成分稳定，炼钢过程中能有效稀释废钢中有害残余和夹杂金属含量，改善钢的质量；（2）还原铁本身P、S有害元素含量低，可缩短精炼时间；（3）可减少冶炼装料次数、减少停电作业和热损失，冶炼过程熔化速度快、电耗低、可提高效率、降低成本；（4）电炉冶炼熔化期，供电作业稳定，允许大功率供电、低噪音、烟尘少、工作环境好；（5）使用成本低廉，经济效益高。
工艺优势：（1）制作流程短，直接还原铁可直接提供于电炉炼钢；（2）不用焦炭，不受炼焦煤短缺的影响；（3）污染少，取消了焦炉、烧结等污染量大的工序；（4）还原铁中硫、磷等有害杂质与有色金属含量低，有利于电炉冶炼优质钢种。
需求优势：世界短流程炼钢工艺发展和电炉钢比重逐年增加。
我国也不例外，电炉炼钢产量在不断增长，电炉炼钢所用原料废钢已出现严重短缺，尤其是优质废钢紧缺，废钢价格高涨，需要采用新的废钢替代品。
而且钢材经多次循环利用后钢材中非金属材料和有色金属使用比例增加导致废钢质量下降，这给电炉冶炼造成了很大困难。
如果用一定比例的直接还原铁(30～50%)作为稀释剂与废钢搭配不仅可增加钢材的均匀性，还可以改善和提高钢的物理性质，从而达到生产优质钢的目的，这对冶炼优质钢和特种钢，如石油套管、汽车用钢、核电站用钢、军用钢等是非常重要的。
因此，直接还原铁不仅仅是优质废钢的替代品，还是生产优质钢材必不可少的高级原料。
直接还原铁根据所采用还原材料的不同，直接还原法基本可分气基法和煤基法两种。
当前世界上直接还原铁量的90%以上是采用气基法生产的。
气基法按工艺设备不同又包括竖炉法、反应罐法和流态化法。
作为还原剂的煤气先加热到一定温度（约900℃）,并同时作为热载体，供还原反应所需的热量。
煤气中H2、CO含量高,CO2、H2O含量低；CH4在还原过程中分解离析的碳要影响操作,含量不得超过3％。
用天然气转化制造这样的煤气最方便；当然也可用石油（原油或重油）制造，但价格较高。
气基竖炉法，在竖炉中炉料与煤气逆向运动，下降的炉料逐步被煤气加热和还原，传热、传质效率较高。
竖炉法以Midrex法为代表，是当前发展最快、应用最广的直接还原炼铁法。
作为原料的精铁矿或氧化球团矿自炉顶加入竖炉后，依次经过预热、还原及冷却三个阶段。
还原所得的直接还原铁，冷却到100～50℃后排出炉外，以防再氧化。
还原煤气用天然气及竖炉本身的一部分煤气制造，先加热到760～900℃，在竖炉还原段下部通入。
炉顶煤气回收后分别用于煤气再生、转化炉加热和竖炉冷却。
此法的生产率很高，每吨产品能耗可低达2.56×106千卡,产品质量好，金属化率达92％。
2008年Midrex法所产的直接还原铁产量达到3985万吨，占世界直接还原铁总产量的58.22%。
同年采用SL／RaN法和其他旋转窑法处理工艺所生产直接还原铁的产量为1734万吨，较上年的1490万吨增长244万吨，增幅达16%。
这主要是由于前两年国际石油、天然气价格大幅波动，由此造成使用石油和天然气为主的气基法发展出现减缓迹象。
还原铁伊朗ARFA钢铁厂是一个年产量80万吨的直接还原铁厂，该厂由伊朗本国设计院参考日本工艺设计，引进意大利和德国的设备，本国建筑公司施工。
其生产工艺就是采用Midrex法，ARFA西面是球团厂提供氧化球团原料，东面是电炉炼钢厂接收直接还原铁炼钢，以天然气作气源，生产流程大致如下：1. 原料进厂氧化球团由皮带运至厂内，经筛分完整性较好满足入炉要求的颗粒直接输送至高位料仓等待入炉，剩余的细碎及粉末矿粉则回收二次加工。
2. 自动装料装料系统由料仓、定量管和装料头三部分组成，上料系统将氧化球团输送至还原炉顶。
3. 还原焙烧此工序包含预热、还原、冷却三个阶段。
氧化球团在还原炉内预热，在此间，物料中的水分完全蒸发，温度升至还原温度，进入高温还原段，在此区域氧化铁被充分还原，形成单质铁，然后进入冷却段进行冷却，冷却到200℃以下后出炉。
4. 自动卸料物料出炉后在常温中降到100℃～50℃后进入卸料系统进行卸料。
5. 下步处理降温后的直接还原铁进入成品仓。
然后经筛分车间筛分出颗粒较好满足电炉要求的还原铁直接输送至电炉炼钢厂，筛余的碎屑及粉末还原铁经磁选及钝化处理----压块（HBI），产品运往全国各地。
在工厂施工建设方面来讲，直接还原铁作为一个在我国还未成熟的工艺流程，有以下几个方面应引起我们施工单位的注意：1．还原竖炉高度78m，钢结构及设备安装难度大，吊车的选型及吊装方案的制定都应作为施工单位的考虑内容。
2．各种介质（天然气、煤气、空气、水、废气、除尘）管道工程量大，而且错综复杂。
3．支撑整个竖炉的基础底板尺寸为L×W×H=28×16×3m，属大体积混凝土施工，并且伴随桩基础。
4．澄清池直径50.5m高3m，做好防水混凝土施工是重点。
球团厂皮带湿法除尘湿法除尘63/6.6Kv总降主厂变电所筛分上料仓还原竖炉储料仓鼓风机还原气转化炉供气及废气回收湿法除尘湿法除尘泥浆澄清池冷却水系统压块电炉炼钢转运站还原铁伊朗阿达康ARFA直接还原铁厂流程图球团厂球团还原铁筛分车间湿法除尘上料仓泥浆澄清池还原竖炉水处理系统主厂变电所63/6.6Kv总降储料仓转运站热压块供气及回收装置还原气转化炉鼓风机电炉炼钢湿法除尘湿法除尘湿法除尘伊朗阿达康ARFA直接还原铁厂流程图近些年，世界各国都在发展直接还原铁技术，但我国还很落后，归纳其原因主要有三个方面，我国天然气匮乏，直接还原铁对原料要求较高，国内市场需求不大。
现在，国际国内形势发生了巨大变化，直接还原铁在我国迎来了新的发展机遇。
煤制气-竖炉直接还原工艺为天然气资源不足的地区，尤其是对我国直接还原铁发展提供了新途径。
我国煤炭资源较为丰富，并且有成熟的制煤气技术和长期运行的经验，煤制气技术还是国家推广的环保用煤技术，因此具备发展煤制气-竖炉工艺的先决条件。
专家分析煤制气-竖炉直接还原铁工艺将成为我国DRI生产的主要途径。
选矿技术提高，可提供大量高品位精矿，矿石中的脉石量降低到还原冶炼过程中不需加以脱除的程度，从而达到简化直接还原技术目的。
其次，我国矿产资源虽然天然富矿少，但铁精矿资源较充足，因此建设直接还原铁专用球团生产厂在资源上是可行的。
根据现有资料，迁安、辽阳、本溪、武安、桦甸等地区的铁精矿都符合要求，均有可能建设这类球团生产厂。
以电炉炼钢为代表的短流程冶炼工艺，以其投资少、产品质量高、节能、环保、可利用废钢资源等优势越来越得到各国的认同。
2009年世界粗钢产量累计为12.197亿吨，电炉钢比重约为32～35%，欧盟比重已达到50％。
美国2006年电炉钢比例为56.9%、印度50.5%，我国台湾地区也达到了45.7%。
预计到2020年我国电炉钢比例将达到25%。
由此可知作为电炉炼钢主要原料的直接还原铁需求量也随之大幅增长。
如今我国辽宁海城东四型钢公司、延吉东方创新资源有限公司等都在筹划、规划、设计建设煤制气-竖炉直接还原铁项目，其中海城东四型钢公司、延吉东方创新和吉林天池矿业设计建设的DRI项目分别年产50万吨、100万吨和80万吨，这些项目的建成将彻底改变我国直接还原铁生产的面貌，大大提高我国DRI年产量。
冶金工业的发展要求调整优化钢材结构，由注重规模与产量转变为注重质量和效益，提高钢材质量，同时国家对能源，资源、环保标准的提高也会促使我国电炉短流程炼钢及炉外精炼技术的飞速发展。
发展DRI，实现“精料入炉”，有利于提高废钢综合利用水平，促进和保证我国发展优质钢、特种钢。
直接还原铁列入了钢铁行业“十一五”发展规划纲要，是国家鼓励和支持的产业。
长远上看，直接还原铁将必然取代高炉炼铁，我国的直接还原铁一定会有更广阔的发展空间。
参考文献1.许晓杰，包向军，赵鹏我国煤基直接还原铁发展现状及前景《世界金属导报》/2010年/1月/26日/010版2.杜俊峰，袁守谦积极发展直接还原铁(DRI)生产技术,应对21世纪电炉废钢紧缺的挑战《工业加热》 2002年02期3.李晓，彭锋电炉炼钢生产现状与发展趋势《特殊钢》2009年第30卷第2期4.路明春，张学启直接还原法冶炼技术的发展历程及其应用前景《天津冶金》2008年第2期。